互动科普

20世纪80～90年代，国际上天文学在突飞猛进，学科发展和技术进步之间的竞争都已经进入了“白热化”。

我国科学家王绶琯院士和苏定强院士分析了当时的形式，认为“相比天文‘强国’，我们只是轻装，人多半是新人，对比悬殊。但如果认准目标，找到一个有利的突破点，把有限的力量集中起来，还是可以抢在别人前面率先辟出一块属于中国天文学家的“首猎”区。”

这个突破点就是配置多根光学纤维(简称“多光纤”)的“大天区面积大规模光谱”。经过多次学术讨论，三易蓝图，1994年，科学家们终于把方案定在LAMOST上。

早期的望远镜都属于折射式望远镜，它存在着诸如色差难以消除，对紫外、红外波段的辐射吸收严重等缺陷，因此，发展到19世纪末20世纪初就基本停滞了。第二大类是反射式望远镜，最早是由牛顿于1668年发明的，现在世界上几乎所有的大型光学望远镜基本都是反射望远镜，包括兴隆站现在用的2.16米望远镜。20世纪40年代出现了施密特望远镜，属于折反射望远镜，它利用一块球面反射镜作为主镜，在其球心处安放了一块形状特殊的“改正透镜”，使得光线先经过改正透镜折射，然后再到反射镜上。

只是由于施密特改正镜的形状特殊，若仍用折射进行改正，同样会产生色散，无法做大。

而LAMOST巧妙地绕开了这些问题。它成功应用了主动光学技术，得到了用常规方法不能得到的光学系统，实现主动反射施密特望远镜，从而打破了施密特望远镜（大视场望远镜，即“广角望远镜”）口径无法增大的瓶颈。我们把它叫做主动反射式施密特望远镜，从大类上来说，它是一种新型的望远镜，是可以将口径做得很大的大视场望远镜。虽然牺牲了随时观测任何天体的灵活性，但换取了“大口径、大视场”的两全其美的设备性能，其镜身可以做到40米的长度，而且其施工难度和操作难度比起普通天文望远镜来说要容易得多，工程造价也低得多。

LAMOST采用了“卧式中星仪”的设计思路，望远镜本身固定在地面上不动，而是等待地球自转而使天球上的星星自动送到子午线上进入望远镜的观测范围。

LAMOST作为一种“反射施密特望远镜”，“球面像差”的改正可由放在球心位置上适当形状的“非球面反射面”来承担。作为一种子午装置的望远镜，这个反射面还要承担对准目标、并在它通过子午线前后一个半小时中的跟踪。反射面的这种“一身二用”乍看起来似乎是不可能的。但苏定强等提出了“主动反射面”的方法，即在跟踪动作中，反射面一面改变着方向、一面由“主动光学”调控到所需的“非球面形状”。这种既实现了跟踪又“实时”改正了球面像差的办法，是一项很有特色的创新，可谓是光学设计中的画龙点睛之笔。

而拼接镜面技术的成熟使改正镜和反射镜的调整都成了可能，LAMOST的球形主镜口径6.67米×6.05米，由37块六角形子镜拼接而成，反射施密特改正镜口径5.72米×4.40米，由24块子镜拼接而成，在同一光学系统中同时使用两块大口径拼接镜面也是LAMOST的首创。

应用主动光学来做施密特望远镜尚属首例，而且把口径做到这么大更是前所未有的。 LAMOST是由中国人自己提出来的，也是中国人自己建造出来的，它开拓了望远镜的新纪元，同时也标志着我国望远镜技术达到世界先进水平。

（本文发表于《科学世界》2009年第10期）